KONDENSER SUYU POMPA SİSTEMLERİ

Transkript

1 KONDENSER SUYU POMPA SİSTEMLERİ Uygulama Kondenser suyu pompaları suyu, su soğutmalı çillerin kondenser kısmı ile soğutma kulesi arasında sirkülasyonu sağlar.bu tip büyük havalandırma uygulamaları genellikle havaalanları,üniversiteler,hastaneler,iş hanları ve otellerde kullanılır. Kondenser suyu çillerin kondenserindeki ısıyı emer. Su soğutmalı çillerler hava soğutmalı olanlara nazaran %20 daha verimli olarak en verimli çillerlerdir. Geleneksel Tasarım Kondenser suyu soğutma kulelerinde soğutulur. Soğuyan su soğutma kulesinin altında toplanır, buradan çillerin kondenser kısmına pompalanır (şekil1). Geleneksel sistem tasarımında kondenser suyu pompası, suyu maksimim debide sistemde dolaştırır. Kondenser suyu sıcaklığı soğutma kulesi ya da bypass vanası ile kontrol edilir. Çillere giden kondenser suyunun sıcaklığı ne kadar düşük ise tasarım limitleri içinde çillerin verimliliği o derece yüksek olur. Kondenser pompası genellikle güvenlik katsayısı, borulama ve çiller tüplerindeki kayıplar göz önüne alınarak büyük seçilir. Sistem debinin çok fazla olmaması için el kısma vanası ile dengelenir. Fazla debi çiler tüplerinde aşınmaya sebep olur, sistem verimliliği düşer, bakım masrafları artar.sisteme kısma vanası ilave edilmesi ile direnç yaratarak, debi kondenserin tasarım noktasındaki debi değerine düşürülür (şekil2). Şekil.1 Geleneksel Kondenser Pompa Sistemi Şekil.2 Kısma Vanası ve Enerji Kaybı Şekil2, debi kontrolü yapılırken kısma (dengeleme) vanasının sebep olduğu basınç düşüşünü göstermektedir. Dengeleme sistemi basınç ve debiyi pompa eğrisi üzerinde 1 noktasından 2 noktasına kaydırır. P1 ve P2 noktaları arasındaki basınç kaybı kısma vanası tarafından emilir.

2 Frekans konvertörleri Şekil.3 Kondenser Pompa Sistemlerinde Frekans Konvertörlü Çözüm Frekans konvertörü kondenser suyu pompasını kısma vanası ile sistemi dengelemeden kontrol edebilir. Sürücü kullanımı ile kısma vanası tarafından yutulan enerji tasarruf edilmiş olur. Toplamda kondenser pompası tarafından tüketilen enerjinin %15 ila %50 (ya da fazlası) kazanılır. Sürücünün el kumandası yolu ile ayarlanması durumunda pompa kapasitesi düşürülerek sabit debi elde edilir.şekil 2 de sistemin P2 basıncından P3 basıncına geçişi bu durumu yansıtmaktadır. Şekil 3 de frekans konvertörünün pompa hızını bir debimetreden aldığı geri besleme ile değiştirmesi kapalı çevrimli bir uygulama olarak gösterilmiştir. Tasarım debisini sabit tutmak üzere sürücü boru ve çiller tüplerindeki yük kayıplarını otomatik olarak kompanze eder. Üstelik dengeleme vanası artık kullanılmayacağından sıcaklığa bağlı kapalı çevrimli bir çalışma enerji kazancını ciddi olarak arttırır. Bu şekildeki değişken hız, değişken debi uygulaması sadece dengeleme vanasındaki enerji sarfiyatını kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda sistem yükünün tasarlanan yükten düşük olduğu işletme şartlarında debinin düşmesine de imkan sağlar. Değişken hız,değişken debi kapalı çevrimli kontrol pompa kapasitesini optimize ederek sistem ısıl yüklerine uyum sağlanır. Sonuç olarak sürücü kullanımı çift hızlı kule fan motorları ya da kule bypass vanası kullanımına göre sistemi önemli ölçüde iyileştirecektir. Genellikle, enerji tasarrufu açısından soğutma kulesi fan motorlarında frekans konvertörü kullanılmasının zor olduğu uygulamalarda kondenser suyu pompaların da frekans konvertörü kullanılır.bu durum birden fazla soğutma kulesi dönüş suyunun ortak bir pompaya dönmesi ya da soğutma kulesinin konum itibari ile sürücünün fandan ziyade pompada kullanılmasına

3 izin verdiği durumlarda oluşabilir.sürücü kontrollü kondenser pompası,soğutma kulesi altında biriken su sıcaklığından geri besleme aldığında, o noktadaki sıcaklığı pompa çıkışındaki basınç ve debiyi değiştirerek istenilen değerde tutar.düşük yüklerde soğutma kulesi kapasitesi azalır, tasarım sıcaklığı korunur. Su girişinin püskürtme ile yapıldığı soğutma kulelerinde püskürtme noktalarındaki basınç kayıplarından dolayı püskürtülen su miktarı ve soğutma kapasitesi azalır.dolayısı ile sistem performansının azalmaması için sürücünün üst ve alt limit değerleri kullanılabilir. Birden fazla çiller olan sistemlerde devrede olan ciller sayısı değişse bile sürücü sıcaklıktan aldığı geri besleme sinyali ile sistemdeki yük değişikliklerini kompanze eder. Soğutma kulesinin altında biriken su sıcaklığını kullanarak kontrol yapılırken, sürücünün debiyi belli bir limitin altına düşürmemesine dikkat edilmelidir. Aksi takdirde düsük kondenser akışı ya da yüksek kondenser soğutucu basıncından dolayı çiller trip edebilir. Bazı uygulamalarda su sıcaklığı kontrolünün hem fan hızı hem de kondenser pompası hızını değiştirerek yapılması istenebilir.örneğin birden fazla soğutma kulesi olduğu durumlarda, kış aylarında havalandırmanın gerekli olduğu ancak doğal soğutmanın da olduğu yerlerde ya da büyük seçilmiş çiller uygulamalarında.bu durumlarda sadece fan kontrolü varsa fan çalışmasa bile çevre sıcaklığından dolayı su fazla soğuyabilir.. Fan ve pompanın aynı anda kontrol edilmesi ile kazanılan enerji maksimize edilebilir.ancak hem fan hem de pompa sıcaklığı aynı aralıklar içinde kontrol etmeye çalışırsa başarısız olunur, bu noktada özellikle dikkatli olunmalıdır. Havalandırma ekipmanları seçilirken binanın tam yük durumu göz önüne alınır. Ancak inşaatın tamamının bitmesi seneler alabilir.bu arada tam yüke geçinceye kadar düşük kapasite ile çalışmanın istendiği durumlarda kondenser suyu pompasının frekans konvertörü ile kontrolü çok avantajlı olur. Çiller uygulamalarında geliştirme projeleri Sisteme herhangi bir yeni pompa ya da kısma vanası ilave etmeden,pompa verimliliğini düşürmeden, pompa kanat açıları ile oynayarak yeni kısıtlamalar ve işçilik maliyeti getirmeden frekans konvertörü kullanımı ile debi optimizasyonu sağlanabilir. Çiller geliştirme uygulamalarında kondenser suyu debisinde tasarım noktasından olabilecek sapmalar dikkate alınmalıdır.çiller değişikliğinde ortaya çıkabilecek debideki düşüş talebi karşısında sürücü, debiyi %33 oranlarına kadar düşürerek önceki uygulamada pompanın çektiği enerjinin %50 (ya da fazlası) kadarını tasarruf ettirebilir. (Kondenser pompası debisini düşürmeden evvel çiller üretici firmaya danışılmalıdır)

4 Senelik yük dağılımı Yapılabilecek enerji tasarrufunu hesaplayabilmek için yük dağılımına bakmamız gerekir. Eğri bir gün ya da tanımlanan herhangi bir zaman aralığı içinde akış miktarının yüzde olarak değişimini göstermektedir. Şekil 4 de kondenser suyu pompa uygulamaları için tipik bir dağılım görülmektedir.dağılım tamamen sistemin ihtiyacı olan debi miktarına göre şekillenir. Bu örnekte kondender kısmındaki türbülanslı akışı korumak ve kondenser tüplerindeki kirlenmeyi önlemek üzere pompa hızının alabileceği en düşük değer olarak nominal hızın %60 ı kabul edilmiştir. Enerji tasarrufu üstüne hesap örneği Şekil.4 Çalışma saatleri ve Debi 40HP/30KW bir kondenser suyu pompasının aynı yüklerde çalıştığı üç farklı uygulamanın karşılaştırılması yapılmıştır.her biri için bir senelik çalışmada %100 işletme şartlarındaki enerji tüketimi hesaplanmıştır.karşılaştırma şekil 5 de verilmiştir. Birinci hesapta, %15 fazla sama yüksekliği olan pompa çıkışında dengeleme vanası ile debi kontrolü yapılmaktadır.pompa zamanın tamamında tam hızda, tasarım noktası P2 de çalışmaktadır. İkinci örnekte dengeleme vanası çıkartılarak pompa sürücü ile daha düşük ve sabit bir hızda çalıştırılmakta böylece sistemin ihtiyacı olan debi sağlanmış olacaktır.istenilen hız sürücü üzerinden set edilebilir ya da bir debimetre kullanılabilir.bu durum şekil 2 deki P2 noktasındaki çalışma anlamına gelmektedir.sonuç olarak dengeleme vanası ile mukayese edildiğinde senelik enerji tasarrufu kwh olmaktadır. Son örnekte,kapalı çevrimde değişen sistem yüküne göre,soğutma kulesi altındaki sıcaklığı kontrol edecek şekilde çalışmaktadır. Sistemin yük dağılımı şekil.4 de verilmiştir. Sürücü sayesinde debinin %60 ın altına düşmesi engellenmiştir. Bu şekilde tasarruf edilen enerji dengeleme vanası ile mukayese edildiğinde senelik kwh olmaktadır.bu şekilde hızı %60 ın altına düşürmememize rağmen tasarruf edilen enerji %50 den fazla olmaktadır. Konfigürasyon Debi Saat Çalışma Saatleri Güç (kw) Enerji (kwh) Çıkış dengeleme vanası, tam hızlı pompa Frekans konvertörü, azalan sabit hız Kapalı çevrimde frekans konvertörlü değişken hız kontrolü , , , , , , , , , , , , ,326 Totals 100% 8,76 127,424 Şekil.5 Enerji Tasarruf Örneği

5 Sensörün yeri Kondenser suyu pompalarında sıcaklık kontrolü yapılmak isteniyorsa sensör soğutma kulesinin altındaki suyun biriktiği hazneye ya da dönüş hattına monte edilir. Debi kontrolü yapılmak isteniyorsa sensör çillerin kondenser kısmının giriş ya da çıkış kısmına monte edilir. Çillerdeki yük değişikliklerini algılamak için iki farklı yöntem kullanılabilir.ilk yöntem çillerin kondenser suyu giriş ve çıkış suyu sıcaklıkları arasındaki farka bakmak, bir diğeri ise mümkün ise kondenser soğutma basıncından faydalanarak bir basınç transmiteri aracılığı ile geri besleme sinyali yaratıp, direkt olarak kontrolde kullanmak. Montaj ve bakım masraflarının karşılaştırılması Sürücü kullanımı tercih edilirken sadece enerjiden yapılan tasarruf değil, aynı zamanda azalan montaj ve bakım masrafları da dikkate alınmalıdır. Geleneksel yaklaşım kısma vanasının yanında, yumuşak yol verici, güç kompanzasyonu için kapasitörler ve fazladan motor kablosu gerektirir. Frekans konvertörü kullanıldığında bunların hiç birine gerek kalmaz. Manuel olarak sürücü üzerinden hız ayarı yapılabildiği gibi sıcaklık sensörü ya da debimetreden gelecek voltaj (0..10V) ya da akım ( ma) motoru kontrol etmek için yeterli olacaktır. Enerji tasarrufu,düşen bakım masrafları ve hassas kontrol yeteneği kondenser suyu pompa uygulamasında neden frekans konvertörü tercih edilmesi gerektiğini bu örnekle ortaya koymaktadır. Danfoss VLT frekans konvertörleri Danfoss VLT serisi frekans konvertörleri enerji tasarrufu ve hassas kontrol yapabilmek üzere geliştirilmiştir.vlt serisi sürücüler kondenser suyu pompa sistemlerindeki pompa kontrolünde kullanılabilecek en verimli frekans konvertörleridir. Tek girişli PID kontrolörü Geri beslemeli kontrol VLT6000 de cihazın kendi PID si ile sağlanır. VLT6000 özellikle ıstma, havalandırma ve klima sistemleri için tasarlanmış olduğundan, sürücü bina otomasyon sisteminden bağımsız olarak çalışabilir. Bu da, harici PID ya da giriş/çıkış modülleri ihtiyacını ortadan kaldırır. Tipik bir kondenser suyu pompa uygulamasında soğutma kulesi dönüş hattına konacak tek bir sıcaklık sensörü geri besleme olarak yeterlidir.bu durumda geri besleme ve set değeri bilgileri sıcaklık birimleri ile okunacaktır. Sürücü 38 farklı birimden birini seçme imkanı sağlayarak bunları ekranında gösterebilir. Dört adet programlanabilir ayar seti VLT frekans konvertörleri birbirinden bağımsız programlanabilen dört adet ayar setini kullanıcının hizmetine sunmaktadır.farklı ayar setleri örneğin, devredeki pompa adedi değiştiğinde ya da paralel çalışan çiller adedi değiştiğinde kullanılabilir. Hangi ayar setinin seçilmiş olduğu kontrol panelinden görülebilir.yerinden sökülebilen kontrol paneli sayesinde

6 bir sürücü için tanımlanan ayarlar diğerlerine rahatça yüklenebilir. Çoktan ayar seçme modu seçilir ise farklı ayar setleri dijital giriş ya da seri haberleşme ile değiştirilebilir. Çoktan ayar seçme modu uygulaması ile VLT 6000 hem soğutma kulesi fanını hem de kondenser suyu pompasını sıcaklığa bakarak kontrol eder. Sürücüdeki farklı ayar setleri kararsız kontrol çevrimi yaratmamak için sıra ile aktif olurlar. Sürücülerden biri soğutma kulesi fanını tam yük ve hızdan minimum hıza kadar kontrol eder. Bu sırada kondenser suyu pompası sabit hızda dönerek nominal debiyi sağlamaya çalışır. Kule fanı minimum hıza ulaştığında stop eder, kondenser suyu pompasının ayarları kondenser pompası hızını kontrol edecek şekilde değişir. Sürücü,kondenser suyu pompasını hızı alt limitin altına düşürmemek kaydıyla değişen yük durumlarına göre kontrol eder. Minimum frekans VLT sürücüleri motorun çalışabileceği minimum hız değerini sağlamak üzere kullanıcıya minimum frekans girme imkanı tanır. Minimum hız tanımlanması laminer akışın önlenmesi açısından önemlidir. Böylece yüksek soğutucu basıncından dolayı çillerin trip etmesi önlenmiş olur. Güç dalgalanması ve otomatik çalıştırma Danfoss VLT sürücüleri dalgalanmalara ve kısa devrelere karşı dayanıklıdır. Sürücü şebekedeki gerilimin %10 değişimine kadar sistemi kompanze ederek motor çıkış momentini değiştirmez. auto restart özelliği kullanılarak sürücünün voltajdan dolayı arızaya geçmesinden sonra kendi kendine devreye girmesi sağlanabilir. Bu özellik sayesinde istenirse sürücü manuel olarak resetlenmeden de devreye alınabilir. Uzaktan kontrol, otomatik kontrollü sistemlerde, sürücünün kendi üzerinden start verilmeden devreye girmesi özellikle istenebilir. Dönen motoru yakalama (flying start) özelliği ise sürücünün motoru beslemeden evvel motor hızı ile senkron olmasını sağlar. Yüksek frekans uyarısı Özellikle birden fazla pompanın kademeli devreye girme durumlarında çok kullanışlı olabilen bir özellik, sürücüye tanıtılan bir frekansın üstüne çıkıldığında alarm üretmesidir.bu durum oluştuğunda yüksek frekans uyarısı gelir. İstenirse sürücüden alınan bir dijital çıkış sinyali ile diğer pompalar devreden çıkarılabilir. Yüksek ve düşük geri besleme uyarısı Kapalı çevrimli çalışmada sürücü üzerinden alınan geri besleme sinyali ekranında gösterilir. Kullanıcı tarafından tanımlanan yüksek ve düşük limitler aşıldığında yanıp sönmeye başlayarak kullanıcı bilgilendirilmiş olur. Buradan kondenser suyu akışının düşük olduğu ya da soğutma kulesinde problem olduğu hemen anlaşılabilir.